冷鏈技術(shù)簡介
——第Ⅱ部分 冷藏運(yùn)輸

Richard LAWTON（著）

（劍橋制冷技術(shù)學(xué)院，英國劍橋 CB58HE）

邵月月**，范薇，王亞薇，田甜（譯）

（中國制冷學(xué)會，北京 100142）

0 引言

對溫度敏感型商品及延長其保質(zhì)期需求的不斷增加，促使各類冷藏運(yùn)輸方式和冷鏈技術(shù)的發(fā)展。冷藏運(yùn)輸方式有陸運(yùn)、海運(yùn)和空運(yùn)。陸運(yùn)方式具有多樣性，主要包括冷藏半掛車、集裝箱車輛和小型貨車。海運(yùn)方面，盡管目前有大量的冷藏船、捕魚船和魚類加工船，但海運(yùn)仍以冷藏集裝箱形式為主。空運(yùn)方面，運(yùn)輸所用時間較短，但溫度控制較差。

1 冷藏運(yùn)輸概述

商品沿冷鏈的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行移動，整個過程中涉及多種冷藏運(yùn)輸方式（如從制造商到配送中心再到超市，超市的大部分商品均通過貨車或小型卡車送至消費(fèi)者家中），但無論使用哪種運(yùn)載工具，最好采用散裝運(yùn)輸并將商品保持在同一種溫度下，這樣會降低冷藏運(yùn)輸?shù)某杀疽约皬?fù)雜性。

1.1 冷藏車

冷藏車具有不同的規(guī)格型號和尺寸，其范圍從裝載26～33 個完全堆疊托盤（托盤尺寸為1,200 mm×1,000 mm 或800 mm×1,200 mm）的半掛車，到由標(biāo)準(zhǔn)汽車或貨車改裝而成的小型車輛，有時車輛制造商還與第三方車廂制造商合作制造安裝在車輛底盤上的絕熱隔間，可攜帶幾個小紙箱。大多數(shù)卡車、拖車類冷藏車具有帶夾層結(jié)構(gòu)的隔熱車身，外部包有防風(fēng)雨保護(hù)層，內(nèi)部有被絕緣材料和內(nèi)部保護(hù)層包裹的金屬架以保證車身的框架結(jié)構(gòu)。內(nèi)部保護(hù)層通常具有“踢板”保護(hù)的作用以防止拖車和叉車在裝卸貨物時對車身產(chǎn)生的沖擊，同時還配備各種固定裝置。較小的貨車用帶有礦棉絕緣材料的模壓泡沫填充空隙。

大多數(shù)發(fā)達(dá)國家的冷藏車輛需遵守 ECE/Trans/249（“ATP”）法規(guī)[1]，該法規(guī)對冷藏車輛的最低隔熱性能以及散熱率進(jìn)行了統(tǒng)一的要求。其中隔熱材料分為IN 和IR 兩類，分別對應(yīng)冷凍和冷藏，對應(yīng)傳熱系數(shù)分別為小于0.70 W/(m2·K)和小于0.40 W/(m2·K)。制冷設(shè)備通常先將冷空氣輸送到車身的頂部，吸收商品產(chǎn)生的暖空氣后再返回車身底部。目前，多艙室以及多溫度的冷藏車輛及其制冷系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普遍。

1.2 冷藏空運(yùn)

空運(yùn)通常用來運(yùn)送儲存壽命較短的各類蔬菜和鮮花，藥品貨物也較為常見。空運(yùn)的貨艙溫度通常保持在15～25 ℃[2]，并由被動或主動系統(tǒng)提供額外的溫度控制。被動系統(tǒng)是指商品周圍包有絕緣介質(zhì)，可以減少周圍空氣對商品的影響。主動系統(tǒng)是指包裹在商品周圍的介質(zhì)其內(nèi)部含有干冰等相變材料可進(jìn)一步降低貨物變暖或變冷的速度。由于航空監(jiān)管機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格規(guī)定，應(yīng)用于公路或集裝箱上的制冷系統(tǒng)不可以安裝在飛機(jī)上。因為飛機(jī)需要配置大量冗余設(shè)備以便將風(fēng)險最小化，導(dǎo)致成本呈指數(shù)級上升。在設(shè)計飛機(jī)時，出于空氣動力學(xué)方面的考慮，重量也是非常重要的參數(shù)，而不是快速裝載大量貨物的能力。

1.3 多式聯(lián)運(yùn)冷藏集裝箱

多式聯(lián)運(yùn)冷藏集裝箱裝載的一般為原產(chǎn)地或原產(chǎn)地附近的商品，通常為未完全成熟的鮮活商品，或者是需在目的港口附近工廠中進(jìn)一步加工的冷凍商品。由大型集裝箱船裝運(yùn)，航行時間在幾天甚至5～6 周之間。航行過程中，甲板上的集裝箱可能會暴露在炎熱潮濕的環(huán)境下（如赤道附近），也可能暴露在寒冷干燥的環(huán)境下（如北半球）。

此類集裝箱均是按照ISO 標(biāo)準(zhǔn)1496 原則制造，該原則規(guī)定了集裝箱的尺寸和其他關(guān)鍵的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。對于制造商而言，確保集裝箱與世界各地的起重機(jī)、起重卡車、運(yùn)輸?shù)妆P等相兼容至關(guān)重要。此類集裝箱配有標(biāo)準(zhǔn)角鑄件、T 型地板（確保氣流流動）、鎖閂、排水孔、通風(fēng)和精密微處理器等裝置。此類集裝箱通常是可拆卸的，采用螺栓固定并配有叉車空隙以便對嚴(yán)重?fù)p壞的部件進(jìn)行更換。制 冷系統(tǒng)制造商生產(chǎn)的集裝箱一體化集成系統(tǒng)可有效減少熱量滲入以及電力消耗，但也意味著當(dāng)制冷系統(tǒng)嚴(yán)重受損時，無法進(jìn)行更換。絕大多數(shù)的集裝箱長約為6 m 或12 m，其中12 m 規(guī)格更為常見。

1.4 多式聯(lián)運(yùn)冷藏集裝箱空氣和濕度控制

許多鮮活商品（如水果）需要及時通風(fēng)以防止氣體積聚形成有毒、有害物質(zhì)。水果在新陳代謝過程中不僅會產(chǎn)生熱量，還會使空氣中的CO2含量增加、O2含量降低，因此可以在系統(tǒng)中加裝相關(guān)測試設(shè)備，來精確控制鮮活商品代謝水平。測試裝置可安裝在蒸發(fā)器檢修面板的右上方，與新風(fēng)面板相對。測試裝置也可安裝在系統(tǒng)蒸發(fā)器的檢修面板表面，在低O2含量、高CO2含量的情況下，某些商品的儲存時間會大大加長。

1.5 冷藏列車

多式聯(lián)運(yùn)冷藏集裝箱現(xiàn)已基本取代了20世紀(jì)上半葉的冷藏列車。20世紀(jì)50年代之前“冷凍車廂”在美國很常見，冷凍車廂使人們可以不再食用腌制肉（這在當(dāng)時是一件非常新奇的事）。當(dāng)時美國的鐵路常用來在城鎮(zhèn)和城市之間拖運(yùn)冷凍的肉類貨物，僅使用干冰或其他簡單的共晶、相變解決方案即可實(shí)現(xiàn)制冷。最近又開辟了新的冷藏運(yùn)輸線路，主要是將一些幅員遼闊的國家連接起來（例如將俄羅斯的港口與中東和亞太地區(qū)港口相連接），實(shí)現(xiàn)國家之間的貨物運(yùn)輸。集裝箱裝載在國際標(biāo)準(zhǔn)的車廂平板上，定期在俄羅斯與中國、伊朗及中東等國家之間運(yùn)輸貨物。

1.6 冷藏船

隨著集裝箱船越來越受到青睞，冷藏船的數(shù)量逐步減少。許多冷藏船都是由甲板、四個冷藏貨艙以及電源組成，老舊的船只經(jīng)常被翻新以更適合裝載集裝箱，例如：貨艙側(cè)裝系統(tǒng)允許貨艙和集裝箱同時進(jìn)行卸貨。小型冷藏船通常使用專用冷藏箱將漁船捕獲的產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)浇K端市場。

2 當(dāng)前問題與市場趨勢

目前，人們常接觸到的制冷環(huán)節(jié)多為超市的冷藏區(qū)、冷凍區(qū)設(shè)備或者家用空調(diào)，但把農(nóng)產(chǎn)品送到人們手里的冷鏈過程往往被忽視。在商品的整個生產(chǎn)和配送過程中，如果沒有冷藏和運(yùn)輸方面的發(fā)展，現(xiàn)如今的超市將會截然不同。許多需長途進(jìn)口的商品非常昂貴，或者將無法獲得。

過去的10年里，冷鏈已延伸到消費(fèi)者家門口，特別是發(fā)達(dá)國家。實(shí)體超市和線上分銷服務(wù)之間因競爭而推出了送貨上門服務(wù)，進(jìn)一步增加了小型貨車的使用數(shù)量。同時隨著發(fā)展中國家之間國際運(yùn)輸貨物數(shù)量的逐年增長，全球集裝箱需求量也逐年攀升，若發(fā)展中國家采用冷鏈進(jìn)行當(dāng)?shù)胤咒N，該增長將進(jìn)一步加大。上述趨勢是能夠預(yù)料的，隨著全球人口數(shù)量的增加、消費(fèi)者對外國農(nóng)產(chǎn)品需求的增加以及消費(fèi)者對全年都能獲得新鮮食品的渴望，必然會增大各國農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口數(shù)量。

隨著發(fā)展中國家冷鏈基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善，將大大減少與食品生產(chǎn)相關(guān)的食物浪費(fèi)和CO2排放。但汽車及其冷卻系統(tǒng)的排放導(dǎo)致CO2排放增加，因此要優(yōu)先選用零ODP 制冷劑及低CO2排放的汽車。

3 當(dāng)前使用的制冷劑和潛在替代品

目前冷藏運(yùn)輸市場上廣泛使用的制冷劑為R134a 和R404A，R22 在歐洲和北美以外地區(qū)也較為常見，并且應(yīng)用于大多數(shù)冷藏船。此外，市場上還存在一些不常使用的制冷劑。當(dāng)前潛在替代制冷劑有R744、R452A、R513A 和R290[3]。

公路冷藏運(yùn)輸中已迅速開始采用低全球變暖潛能值（Global Warming Potential，GWP）替代制冷劑，其中大型卡車和拖車制冷系統(tǒng)中的制冷劑已從R404A 替換為R452A，目前使用R134a 的小型制冷系統(tǒng)可能會改用為R513A 或丙烷，該趨勢與商用制冷的趨勢很相似。但是對于冷藏集裝箱而言，當(dāng)前使用的制冷劑不變，但已有制造商開始引入CO2制冷系統(tǒng)，只是目前銷量還較低。到目前為止，由于航空工業(yè)所使用的系統(tǒng)與其他領(lǐng)域不同，所以制冷劑替代問題對航空業(yè)的影響很小。諸如低溫和吸附等替代技術(shù)已經(jīng)存在，而且可能會更加普及。

4 發(fā)展前景和挑戰(zhàn)

當(dāng)前，設(shè)備制造商和標(biāo)準(zhǔn)委員會都在努力引入確保HCs 及其它易燃制冷劑安全運(yùn)行的系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)，GWP 很低，通常低于5。海運(yùn)行業(yè)擔(dān)心采用此類制冷劑系統(tǒng)在船上的危險性，特別是在甲板下方很容易起火并蔓延。多種用于道路運(yùn)輸?shù)男滦拖到y(tǒng)也已經(jīng)開發(fā)出來，雖然目前應(yīng)用數(shù)量較少，但未來很可能成為減少CO2排放的有效替代品。

設(shè)備制造商必須權(quán)衡運(yùn)輸過程中安全與成本之間的關(guān)系。貨艙滿載時內(nèi)部所余空間狹小，當(dāng)蒸發(fā)器側(cè)的制冷劑發(fā)生泄漏，工人打開艙門將有潛在危險。專利問題限制了跨臨界CO2蒸氣壓縮制冷循環(huán)在冷藏運(yùn)輸方面的研發(fā)，這促使制冷劑制造商研發(fā)出了具有低GWP 和優(yōu)異熱物理性能的新型混合制冷劑。許多混合制冷劑以丙烯為基礎(chǔ)，并與普通HFCs 混合，以生產(chǎn)出中等GWP 的過渡制冷劑。

5 結(jié)論

由于要維持集裝箱船和港口運(yùn)轉(zhuǎn)所需的全球基礎(chǔ)設(shè)施，海洋運(yùn)輸與公路運(yùn)輸在遵守法規(guī)方面面臨著截然不同的挑戰(zhàn)。對于中東發(fā)展中國家而言，與鄰國之間的民族問題將對公路運(yùn)輸產(chǎn)生一定影響，然而這與多式聯(lián)運(yùn)集裝箱的船東和經(jīng)營者所面臨的挑戰(zhàn)相比微不足道。由于空運(yùn)行業(yè)具有嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)避風(fēng)險的監(jiān)管機(jī)構(gòu)，因此空運(yùn)不會受到很大的限制。